Дослідження конструкції і геометрії спірального свердла

Ціль роботи: Вивчити і практично ознайомитися з конструкцією і геометрією циліндричного спірального свердла.

Завдання: Вивчити конструкцію і геометрію, виконати виміри і розрахунки геометричних параметрів циліндричного спірального свердла.

 

ЗАГАЛЬНІ ВІДОМОСТІ

 

Свердлом називається різальний інструмент призначений для одержання наскрізних і глухих отворів як у суцільному матеріалі, так і для збільшення діаметра попередньо отриманого отвору при двох спільних відносних рухах: обертальному-свердла або деталі і поступальному, уздовж осі інструменту.

По конструкції розрізняють свердла: спіральні із прямими канавками, перові, для глибоких отворів (L/d ≥ 5), для кільцевого свердління, для свердління багатогранних отворів, центрувальні і спеціальні комбіновані. На виробництві застосовуються свердли із циліндричними і конічними хвостовиками. Спіральні свердли виготовляють із правим і лівим напрямком гвинтової канавки. Конструктивно свердли виготовляються: цільними - діаметром до 6 мм; звареними – хвостовик виготовляється зі сталі 45; з напайками із твердого сплаву; з механічним кріпленням ріжучих ножів.

Спіральний свердел з позначенням основних частин і елементів презентовано на рис.1. Робоча частина свердла має канавки для відводу стружки і підведення COЖ, а ріжуча частина – ріжучи кромки, що виконують основну роботу різання. Конструктивні елементи свердла мають наступні функціональні значення:

Хвостовик – частина свердла, призначена для його закріплення. Хвостовик у свердел невеликих діаметрів (D ≤ 10 мм) має, звичайно, форму циліндра і служить для закріплення свердел у спеціальному патроні, свердла більшого діаметра (D > 10 мм) мають, як правило, конічний хвостовик, за допомогою якого вони встановлюються в конічному отворі шпинделя або перехідній конічній втулці. Номер конуса Морзе хвостовика можна визначити по величині найбільшого діаметра конічної частини (табл.1).

Таблиця 1.

Номер конуса Морзе
Найбільший діаметр конічної частини	9,12	12,24	17,98	24,05	31,54	44,73	63,76

Рис.1

Шийка - проміжна частина між хвостовиком і тілом свердла, яка має робочу частину. На шейці свердла маркірується діаметр свердла, матеріал ріжучої частини і знак заводу-виготовлювача.

Лапка - кінцева частина конічного хвостовика, що служить упором для вибивання свердла з конічного отвору шпинделя верстата або перехідної конічної втулки.

Повідець - кінцева частина циліндричного хвостовика, призначена для додаткової передачі крутного моменту при різанні (для D > 12 мм).

Поверхні, кромки і елементи свердла показані на рис. 2.

 

Рис.2

 

Зуб - виступаюча частина свердла, постачена ріжучої кромкою.

Канавка - вилучення, що служить для відводу стружки. Форма канавки задається діаметром серцевини d₀, шириною канавки, звичайно рівній ширині пера, формою ріжучих лез.

Серцевина - центральна частина свердла (поперечний переріз), відповідна до окружності, дотичної до поверхні обох канавок. Діаметр серцевини визначається по співвідношеннях, приведених у таблиці 2.

Таблиця 2.

D	1 ÷ 12 мм	13 ÷ 80 мм	Для твердосплавних свердлів
d0	(0,19÷0,15)D	(0,145÷0,125)D	(0,42÷0,32)D

 

Передня поверхня - це та частина поверхні гвинтової канавки, яка сприймає тиск стружки, що сходить.

Задня поверхня - торцева поверхня зуба, звернена до оброблюваної поверхні. Вона звичайно виконується у вигляді конічної або гвинтової поверхні.

Спинка зуба - допоміжна задня поверхня зуба звернена до обробленої поверхні.

Стрічечка - вузька виступаюча смужка спинки зуба на якій свердел стикається з обробленою поверхнею отвору. Вона має на меті зменшення тертя свердла по стінки оброблюваного отвору. Стрічечка направляє і центрує свердел в отворі. Ширина стрічечки для свердла з вуглецевої, легованої і швидкорізальної сталі береться рівної 0,3 – 0,26 мм залежно від діаметра свердла.

Свердел є більш складним інструментом ніж різець. Він має п'ять ріжучих лез (рис.3) дві головні ріжучі кромки АВ і СД, дві допоміжні ріжучі кромки (кромки стрічечок) АЕ і ДF і поперечне лезо (поперечна кромка) ВР.

Головна ріжуча кромка - це лінія, утворена перетинанням передньої в задній поверхонь. При нормальному заточенні головна ріжуча кромка являє собою пряму лінію, при подвійнім заточенні - ламану лінію (див. таблицю додатка В).

 

Допоміжна ріжуча кромка - це гвинтова лінія, утворена перетинанням передньої поверхні з поверхнею стрічечки - кромки стрічечки.

Поперечне лезо - це лінія перетинання задніх поверхонь свердла.

Слід також розрізняти довжину l поперечної кромки і товщину перемички h. Кути ріжучої частини спірального свердла (див.рис.3), розглядаються в площинах, перпендикулярних до головної ріжучої кромки (N – N) і в площинах, паралельних осі свердла (0 - 0).

Задній кут α - це кут, що лежить між дотичною до задньої поверхні свердла, у розглянутій точці ріжучої кромки і площиною, проведеною через ту ж точку перпендикулярно осі свердла. Він визначається в січній площині N – N.

Величина заднього кута в спірального свердла неоднакова в різних точках ріжучої кромки. На периферії свердла задній кут α = 8 ÷ 15, а біля перемички доходить до 20 ÷ 26°. Менші значення кута відносяться до більших діаметрів свердла, а більші до малих діаметрів. У свердлів, оснащених пластинками твердого сплаву, задній кут у зовнішній точці ріжучого леза рівний 4 ÷ 6°. До осі кут збільшується, досягаючи величин 16 ÷ 20°.

Передній кут γ - це кут між дотичною до передньої поверхні в розглянутій точці ріжучої кромки і нормаллю в тій же точці до поверхні обертання ріжучої кромки навколо осі свердла. Він визначається в січній площині N-N.

Величина переднього кута в спірального свердла так само неоднакова в різних точках ріжучої кромки. На периферії свердла передній кут дорівнює куту нахилу гвинтової канавки γ = 25 ÷ 30°. До центру величина кута убуває і може досягати (у перемички) негативних значень, що створює кут різання більше 90, а отже, і тяжкі умови роботи поперечної кромки.

Зміна величина заднього і переднього кутів свердла по довжині ріжучої кромки від центру свердла до його периферії показане на графіку рис.4.

 

Головний кут у плані φ- це кут між проекцією головної ріжучої кромки на площину, що проходить через вісь свердла і напрямком подачі.

Кут при вершині свердла 2φце кут між головними ріжучими кромками. Величина цього кута залежить від властивостей оброблюваного матеріалу і може бути прийнята по рекомендаціях таблиці 3.

 

Кут 2φ можна замірити на універсальному кутомірі, використовуючи вимірювальну лінійку.

Допоміжний кут у плані φ₁ кут зворотного конуса. Конічну форму свердлу надають із метою зменшити тертя стрічечок свердла по всій довжині отвору і запобігти можливому защемленню його в отворі, підчас свердлення. Величина допоміжного кута підраховується по формулі:

φ₁ = arctg ()

де - напіврізниця діаметрів свердла;

l – відстань між яким проведені виміри.

 

Величина зворотної конусністі стандартизована і її величина на базовій довжині l = 100 мм приведена в таблиці 4.

Таблиця 4.

Діаметр свердла	1 ÷ 6	6 ÷ 18	> 18
Конусність на довжині 100 мм	0,03 ÷ 0,08	0,04 ÷ 0,10	0,05 ÷ 0,12

 

Кут нахилу гвинтової канавки ω - це кут, укладений між віссю свердла й дотичній до гвинтової лінії по зовнішньому діаметру.

Кут ω можна визначити до відбитку, який одержують при прокатуванні свердла по копіювальному паперу, покладеному на чистий лист паперу. На відбитку видні похилі лінії розгорнення стрічечок. Кут ω вимірюють транспортиром між лінією розгорнення стрічечки і лінією, паралельної осі свердла.

Від кута нахилу гвинтових стружкових канавок залежить розміщення і схід стружки. Збільшення кута нахилу гвинтових канавок поліпшує відвід стружки, але знижує міцність ріжучих кромок. Тому для свердлів малих діаметрів вибирають менший кут нахилу гвинтових канавок. Значення кута ω, рекомендовані для свердлів різних діаметрів, приведені в табл.5.

Таблиця 5.

D, мм

0,25 ÷ 0,35

0,4 ÷ 0,45

0,5 ÷ 0,7

0,75 ÷ 0,95

1,0 ÷ 1,9

2,0 ÷ 2,9

3,0 ÷ 3,4

3,5 ÷ 4,4

4,5 ÷ 6,4

6,5 ÷ 8,4

8,5 ÷ 9,9

10 ÷ 80

ω, град.

 

Кут нахилу поперечної кромки ψ - це гострий кут між проекціями на площину, перпендикулярну до осі свердла. Для свердлів діаметром 1 - 12 мм кут ψ = 50⁰, діаметром понад 12 мм ψ = 55°. У свердлів, оснащених пластинками твердого сплаву (незалежно від діаметра свердла), ψ = 55°.

Кут ψ виміряється по відбиткові, отриманому за допомогою копіювального паперу. Свердел притискають до паперу таким чином, щоб він торкався її по черзі головною і поперечною ріжучими кромками. Щоб відбиток поперечної кромки вийшов більш чіткий, необхідно, не зміщаючи поперечної кромки і злегка надавлюючи свердлом на папір, підняти його до вертикального положення. Кут ψ, утворений продовженням відбитка поперечної кромки і головної ріжучої кромки, вимірюють транспортиром.

Лезо перемички має кут різання більш 90⁰, тому воно не ріже, а скоблить метал і перемичка працює в тяжких умовах. Чим менше ширина перемички, тем легше працює свердел і тем вище його стійкість. Однак значно зменшити перемичку шляхом стоншування серцевини свердла не можна, тому що це веде до зниження міцності останньої і може викликати поломки. Щоб поліпшити умови роботи перемички без ослаблення міцності свердла прибігають до її підточування різними способами. Форма заточень ріжучої частини свердла в умови їх застосування показані в таблиці додатка В.

 

Хід роботи

 

1. Користуючись інструкцією і додатковою літературою [1], [2], [3], [4] вивчити загальні відомості до лабораторної роботи.

2. Зобразити ескіз отриманого спірального свердла і указати його основні конструктивні елементи і геометричні параметри.

3. Виміряти і розрахувати величини конструктивних параметрів свердла і кути ω, ψ, φ, φ₁.

4. Результати занести в таблицю.

5. Визначити по таблиці додатка В форму заточення ріжучої частини свердла і записати в таблицю.

6. Скласти звіт за формою I.

Ф о р м а I

1. Ціль роботи.

2. Завдання.

3. Таблиця вимірів конструктивних параметрів свердла.

 

Таблиця 1.

Найменування параметра

Діаметр свердла, мм

Довжина, мм

Товщина перемички, мм

Ширина стрічечки, мм

Номер конуса Морзе

Загальна

Робочої частини

Ріжучої частини

Хвостовика

Лапки

Шейки

Поперечної кромки

Резуль-тат вимеру

 

4. Відбитки гвинтової канавки і поперечної кромки.

5. Розрахунки зворотної конусністі.

6. Таблиця вимірів геометричних параметрів свердла.

 

Таблиця 2.

Параметр	Межа виміру в стандартних свердл	Результати виміру або розрахунку
Форма заточення
ω, і т.д.

 

7. Висновок.

ПРАКТИЧНА РОБОТА № 4